李培培 武帥磊 蘇恒

摘要：輕型技術(shù)是減少廢氣排放的一種技術(shù)手段，輕型汽車定量能有效降低汽車質(zhì)量，節(jié)約能源，減少廢氣排放，同時(shí)保證汽車的整體性能。據(jù)相關(guān)資料顯示，國外私家車和商家車平均質(zhì)量每10年輕型下降10%，今后備胎質(zhì)量將繼續(xù)下降20%，而中國私家車和商家車備胎質(zhì)量研究較少在國家政策的支持下，電動(dòng)汽車的動(dòng)態(tài)發(fā)展，以及通過小型技術(shù)促進(jìn)電動(dòng)汽車的協(xié)同發(fā)展，是電動(dòng)汽車發(fā)展的未來趨勢(shì)之一。本文分析了電動(dòng)汽車車身的輕量化設(shè)計(jì)，供參考。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;車身;輕量化設(shè)計(jì)

引言

純電動(dòng)汽車動(dòng)力和電池動(dòng)力的強(qiáng)大組合在開發(fā)新能源方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，使自主距離成為新能源汽車的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，但這方面的主要障礙是，這可能增加新能源汽車的總重量對(duì)于純蒸汽和電動(dòng)車輛，各種車身型號(hào)的輕便和重量不僅可以有效減少車輛的能耗和嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且還可以大大提高純蒸汽和電動(dòng)車輛的自主性和里程。

1電動(dòng)汽車輕量化設(shè)計(jì)的重要意義

目前，中國汽車工業(yè)將電動(dòng)汽車視為當(dāng)前發(fā)展的前景，充分利用新能源，緩解汽車數(shù)量增加造成的嚴(yán)重環(huán)境污染問題，從根本上確保本地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。到目前為止，國內(nèi)電動(dòng)汽車生產(chǎn)還沒有積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，在提高電動(dòng)汽車的性能、自主性和能耗方面還有很大的馀地。在此基礎(chǔ)上，汽車輕便可提高汽車的舒適性、旋轉(zhuǎn)響應(yīng)性、操縱穩(wěn)定性和安全性，節(jié)約材料，降低制造成本。具體來說，電動(dòng)汽車重量輕，汽車驅(qū)動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生較高的加速度，同時(shí)減少汽車慣性，減少制動(dòng)距離，從而有效提高電動(dòng)汽車的自主性。經(jīng)驗(yàn)表明，雖然純電動(dòng)汽車的總重量可以減少10%，但平均行駛里程將增加5 %至8 %，汽車準(zhǔn)備質(zhì)量所需功耗將減少約7.5%。在電動(dòng)汽車實(shí)際運(yùn)行過程中，減少車身結(jié)構(gòu)重量可以減少車輛負(fù)荷量，延長(zhǎng)車輛負(fù)荷系統(tǒng)的運(yùn)行壽命。由于電動(dòng)汽車的內(nèi)電池和附加裝置可能會(huì)增加車身結(jié)構(gòu)的整體重量，因此有必要通過控制車身的整體重量來輕設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)，以保護(hù)電動(dòng)汽車的運(yùn)行效果。

2電動(dòng)汽車車身輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

輕型材料設(shè)計(jì)主要使用強(qiáng)度較高的材料，例如鋼、合金材料、非金屬材料等。以將其轉(zhuǎn)換為滑塊結(jié)構(gòu)，從而更好地實(shí)現(xiàn)滑塊的輕量設(shè)計(jì)目標(biāo)。車輛的外層可以朝向非金屬材料。目前使用的輕型汽車材料不符合電動(dòng)汽車的輕型、安全和自主性的要求，因此需要重點(diǎn)開發(fā)新的輕型汽車材料。由于研究和開發(fā)新的車身材料需要強(qiáng)有力的技術(shù)支持和較長(zhǎng)的試驗(yàn)周期，還需要在輕型汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行材料降解、材料組成和虛擬實(shí)驗(yàn)等工作。其中，材料降解主要是利用先進(jìn)的精密技術(shù)，確保材料的初步優(yōu)勢(shì)，通過物理或化學(xué)手段改變不利于車輛車身輕度改造的性能，并確保車輛車身結(jié)構(gòu)材料能夠達(dá)到最佳的參數(shù)組合。材料負(fù)荷主要是按一定比例對(duì)幾種材料進(jìn)行檢查和處理，以確保材料的全部?jī)?yōu)點(diǎn)得到充分利用，提高車體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和性能，前提是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車身結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo)。此外，在為汽車車身結(jié)構(gòu)開發(fā)新材料時(shí)，有關(guān)研究部門還可以利用先進(jìn)的虛擬計(jì)算機(jī)技術(shù)建立材料性能的動(dòng)態(tài)模型，并從根本上減少車輛測(cè)試的發(fā)展難度。

3電動(dòng)汽車車身輕量化的設(shè)計(jì)方案

3.1鋼板沖壓的焊接車身，配外觀裝飾件的車身結(jié)構(gòu)

為了顯著提高小型車輛的自主性，并使車輛內(nèi)部的重量略有減輕，可以考慮取消之前對(duì)沖壓板零件的修改。基本設(shè)計(jì)方案：根據(jù)車的形狀和尺寸，頂罩、側(cè)緣和后門部分應(yīng)拆下面紗，外觀室內(nèi)裝飾件應(yīng)直接安裝在車體整體形狀的內(nèi)板或車體加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)上。為了保持整個(gè)車輛結(jié)構(gòu)的牢固性和安全帶的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，以及現(xiàn)場(chǎng)安裝能夠提供外部和裝飾部件的支架，可以在車輛結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)安裝的支架上添加外部部件和裝飾部件。

3.2敏感度分析

敏感度分析研究對(duì)模型中的參數(shù)所做的更改對(duì)與整個(gè)模型相關(guān)的性能更改的敏感度。當(dāng)設(shè)計(jì)變量很多時(shí)，可以估計(jì)最有利于優(yōu)化結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)有限元分析的結(jié)果，汽車車身上的40個(gè)鈑金零件作為可選的優(yōu)化設(shè)計(jì)變量進(jìn)行過濾，其中對(duì)稱鈑金零件是部件。將鈑金零件的厚度用作設(shè)計(jì)變量，將汽車車身的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度和一流的扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率約束為汽車車身最小質(zhì)量的優(yōu)化目標(biāo)，解決與平板厚度和質(zhì)量相關(guān)的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度和一流扭轉(zhuǎn)剛度靈敏度。

3.3實(shí)施新程序

為了設(shè)計(jì)易于量化的電動(dòng)汽車車身，需要采用新的方法，例如通過擠壓冷態(tài)金屬過渡接頭或鋼質(zhì)鉚釘來拉伸鋁，這樣在連接和成型多種材料時(shí)可以稍微優(yōu)化車身。

3.4優(yōu)化的車身設(shè)計(jì)

當(dāng)整車整體設(shè)計(jì)完成，且在測(cè)量和評(píng)價(jià)后達(dá)到指標(biāo)時(shí)，需要對(duì)車體進(jìn)行靈敏度分析，調(diào)整不符合靈敏度的零件，采用輕型迭代計(jì)算方法測(cè)量碰撞安全性能、NVH性能和硬度性能 選擇更適合車輛車身的材料，全面提高車輛靈敏度，滿足車輛輕微需求。

3.5純電動(dòng)汽車輕量化設(shè)計(jì)效果

根據(jù)安裝和設(shè)計(jì)方案，只要能夠安裝整個(gè)設(shè)計(jì)車輛，預(yù)計(jì)重量比每輛原車的總安裝重量減少約12公斤，預(yù)計(jì)重量減少約6.67%。實(shí)際上，在整個(gè)車輛的安裝設(shè)計(jì)中，如果需要將整個(gè)車輛整體的重量考慮在內(nèi)，則可以預(yù)期重量至少減少5%，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的增加、車輛零件的增加和輕型車輛的設(shè)計(jì)都是在所設(shè)想的范圍內(nèi)進(jìn)行的 這將對(duì)正在開發(fā)的輕型汽體和設(shè)計(jì)輕型汽體的整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有重大的科學(xué)和技術(shù)意義，該結(jié)構(gòu)包括各種新的金屬和非金屬外殼和涂層。

結(jié)束語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)的汽車保有量急劇增加。為了減少汽車尾氣的排放，減少污染，電動(dòng)汽車的使用也越來越被普及。隨之而來就是對(duì)電動(dòng)汽車深入研究，本文為電動(dòng)汽車車身輕量化提出一些實(shí)際的建議，以某車型為例確定了具體的輕量化策略，最后為電動(dòng)汽車車身的輕量化找到幾個(gè)突破口，為國內(nèi)電動(dòng)車的發(fā)展助力。

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